(57)【要約】【課題】複数のビデオ圧縮規格をサポートする動作推定のための装置とその方法を提供する。【解決手段】本装置は、固定係数を有する補間フィルタを使用する。また本装置は、様々なビデオ圧縮規格に従ってブロック・サイズ及び費用関数の計算の詳細を調整する。従って、本装置は複数の規格をサポートしかつ高品質のビデオ圧縮を供給する能力を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビデオ圧縮規格をサポートする動作推定のための装置であって、
整数−小数点位置でマクロブロックの候補集合の費用関数を計算する整数部推定器を備え、上記候補集合の少なくとも１つは上記費用関数に従って選択され、上記候補集合の各々はブロック構成と各々上記ブロック構成におけるブロックに対応する複数の動作ベクトルとを含み、上記ブロック構成のブロック・サイズはブロック・サイズ・マスクに従って決定され、
固定係数を有する補間フィルタを使用して、小数点位置で上記選択された少なくとも１つの候補集合の少なくとも１つの動作ベクトルと少なくとも１つの費用関数とを再計算する小数部推定器を備え、上記少なくとも１つの候補集合の１つは上記少なくとも１つの費用関数に従って選択され、上記少なくとも１つの候補集合のブロック・サイズは上記ブロック・サイズ・マスクに従って決定される装置。
【請求項２】
上記整数部推定器は、
上記候補集合の費用関数を計算する第１の計算ユニットと、
上記費用関数の値を比較し、比較結果に従って上記候補集合の少なくとも１つを選択する第１の比較器とを備える請求項１記載の動作推定のための装置。
【請求項３】
上記小数部推定器は、
補間フィルタを使用して小数点位置で参照フレーム・データを生成する補間ユニットと、
上記小数点位置における参照フレーム・データを使用して上記選択された少なくとも１つの候補集合の少なくとも１つの動作ベクトル及び少なくとも１つの費用関数を再計算する第２の計算ユニットと、
上記少なくとも１つの費用関数の値を比較し、比較結果に従って上記少なくとも１つの候補集合の１つを選択する第２の比較器とを備える請求項１記載の動作推定のための装置。
【請求項４】
上記補間フィルタは固定係数フィルタである請求項１記載の動作推定のための装置。
【請求項５】
上記候補集合のブロック・サイズは１６×１６、１６×８、８×１６及び８×８のうちの１つを含む請求項１記載の動作推定のための装置。
【請求項６】
上記ブロックの一部が上記動作推定のための装置によって供給されるブロック・サイズによってサポートされなければ、上記動作推定のための装置は上記ブロック・サイズ・マスクにより上記部分を使用することなくマスクする請求項５記載の動作推定のための装置。
【請求項７】
上記費用関数は絶対差の和（ＳＡＤ）を基礎とする請求項１記載の動作推定のための装置。
【請求項８】
上記費用関数の各々はＳＡＤとラグランジュ乗数により乗算された符号化に必要なビット・レートとの加算である請求項７記載の動作推定のための装置。
【請求項９】
上記ラグランジュ乗数は上記動作推定のための装置によってサポートされるビデオ圧縮規格に従って調整される請求項８記載の動作推定のための装置。
【請求項１０】
複数のビデオ圧縮規格をサポートする動作推定のための方法であって、
（ａ）整数−小数点位置でマクロブロックにおける候補集合の費用関数を計算することを含み、上記候補集合の少なくとも１つは上記費用関数に従って選択され、上記候補集合の各々はブロック構成と各々上記ブロック構成におけるブロックに対応する複数の動作ベクトルとを含み、上記ブロック構成のブロック・サイズはブロック・サイズ・マスクに従って決定され、
（ｂ）固定係数を有する補間フィルタを使用して、小数点位置でステップ（ａ）で選択された少なくとも１つの候補集合の少なくとも１つの動作ベクトルと少なくとも１つの費用関数とを再計算することを含み、上記少なくとも１つの候補集合の１つは上記少なくとも１つの費用関数に従って選択され、上記少なくとも１つの候補集合のブロック・サイズは上記ブロック・サイズ・マスクに従って決定される方法。
【請求項１１】
上記ステップ（ａ）は、
上記候補集合の費用関数を計算することと、
上記費用関数の値を比較し、比較結果に従って上記候補集合の少なくとも１つを選択することを含む請求項１０記載の動作推定のための方法。
【請求項１２】
上記ステップ（ｂ）は、
補間フィルタを使用して小数点位置で参照フレーム・データを生成することと、
上記小数点位置における参照フレーム・データを使用してステップ（ａ）で選択された少なくとも１つの候補集合の少なくとも１つの動作ベクトル及び少なくとも１つの費用関数を再計算することと、
上記少なくとも１つの費用関数の値を比較し、比較結果に従って上記少なくとも１つの候補集合の１つを選択することを含む請求項１０記載の動作推定のための方法。
【請求項１３】
上記候補集合のブロック・サイズは１６×１６、１６×８、８×１６及び８×８のうちの１つを含む請求項１０記載の動作推定のための方法。
【請求項１４】
上記ブロックの一部が上記動作推定のための装置によって供給されるブロック・サイズによってサポートされなければ、上記動作推定のための装置は上記ブロック・サイズ・マスクにより上記部分を使用することなくマスクする請求項１３記載の動作推定のための方法。
【請求項１５】
上記費用関数は絶対差の和（ＳＡＤ）を基礎とする請求項１０記載の動作推定のための方法。
【請求項１６】
上記費用関数の各々はＳＡＤとラグランジュ乗数により乗算された符号化に必要なビット・レートとの加算である請求項１５記載の動作推定のための方法。
【請求項１７】
上記ラグランジュ乗数は上記動作推定のための方法によってサポートされるビデオ圧縮規格に従って調整される請求項１６記載の動作推定のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオ圧縮に使用される動作推定のための装置と方法に関する。より詳しくは、本発明は、複数のビデオ圧縮規格をサポートする動作推定のための装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
概して、動作推定は、動作推定装置１００に関する図１に示されているような方法で実装される。整数部推定器１０１は、原フレームのデータ１１１と参照フレームのデータ１１２とを受信し、整数部の広範な検索を実行する。次に、小数部推定器１０２は、最良の結果を有する動作ベクトルの小数部について小規模な検索を実行する。検索方法は、動作ベクトルの各々について費用関数の値を計算し、これらの費用関数の値を比較して動作ベクトルの最良の１つ及びその対応するブロック・モード１１３を選択する、というものである。
【０００３】
異なるビデオ圧縮規格においては、使用できるブロック・サイズは異なる可能性があり、小数参照フレームの補間に使用されるフィルタ係数も異なる可能性がある。従来の方法は、ブロック・サイズ毎の固有のビデオ圧縮規格及び固有の補間フィルタを使って動作推定する。これは、同じ動作推定モードが複数の規格における符号化を効果的にサポートし得ないことの原因になる可能性がある。例えば、Ｈ．２６４／ＡＶＣ（高度ビデオ符号化方式）規格のブロック・サイズは、１６×１６から４×４まで変わる可能性がある。補間フィルタは、６タップのウィーナ・フィルタである。しかしながら、ＭＰＥＧ−４（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ−４）のブロックは１６×１６または８×８しかサポートすることができず、補間フィルタは２タップのバイリニア・フィルタまたは８タップのウィーナ・フィルタである。固有の規格による上述の２設計の動作推定モードは、互いに互換性を有し得ない。
【０００４】
米国特許第５，９２０，３５３号（特許文献１）はマルチ規格コーダを提案しているが、これはコーダの復号ループに属する機能ブロックに関連するものであるに過ぎない。今までのところ、従来技術では、複数のビデオ圧縮規格をサポートするという条件下で高品質の圧縮機能ををもたらすことができない。
【特許文献１】米国特許第５，９２０，３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、複数のビデオ圧縮規格をサポートしかつ複数のビデオ圧縮規格をサポートするという条件下で高品質の圧縮機能をもたらす能力を有する、動作推定のための装置を提供する。
【０００６】
また本発明は、複数のビデオ圧縮規格をサポートしかつ複数のビデオ圧縮規格をサポートするという条件下で高品質の圧縮機能をもたらすことのできる、動作推定のための方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の能力を有する目的で、本発明は、複数のビデオ圧縮規格をサポートしている動作推定のための装置を提供する。本装置は、整数部推定器と小数部推定器とを含む。整数部推定器は、マクロブロックの複数の候補集合上の整数−小数点位置における費用関数を計算し、費用関数に従って候補集合の少なくとも１つを選択する。各候補集合は、そのマクロブロックの全てのブロックに関して各々マクロブロックのブロック構成と動作ベクトルとを含む。ブロック構成のブロック・サイズは、ブロック・サイズ・マスクの外部入力に従って決定される。次に、小数部推定器は、固定係数を有する補間フィルタを使用して整数部推定器により選択される候補集合から小数点位置における動作ベクトル及び費用関数を再計算し、費用関数に従って候補集合の１つを選択する。候補集合のブロック・サイズもまた、ブロック・サイズ・マスクの外部入力に従って決定される。
【０００８】
複数のビデオ圧縮規格をサポートする動作推定のための上述の装置の場合、ある実施形態では、補間フィルタは２タップのバイリニア・フィルタである。
【０００９】
複数のビデオ圧縮規格をサポートする動作推定のための上述の装置の場合、ある実施形態では、各費用関数は、絶対差の和（ＳＡＤ）とラグランジュ乗数で乗算された符号化に必要なビット・レートとの加算である。
【００１０】
複数のビデオ圧縮規格をサポートする動作推定のための上述の装置の場合、ある実施形態では、ラグランジュ乗数の値は、サポートされているビデオ圧縮規格に従って調整される。
【００１１】
また別の態様から、本発明は、複数のビデオ圧縮規格をサポートする動作推定のための方法を提供する。本方法は上述の動作推定装置にも見られるものであり、ここでは説明を省く。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の諸実施形態によれば、本発明の動作推定のための装置及び方法は、優れた圧縮結果を有しかつ複数の規格に使用され得る２タップのバイリニア・フィルタ等の固定係数を有する補間フィルタを使用する。さらに本発明は、ビデオ圧縮規格に従ってブロック・サイズ及び費用関数の計算アルゴリズムを調整することができる。その結果、本発明は複数の規格をサポートすることが可能であり、また高品質圧縮の能力を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態による動作推定装置２００を略示する図である。図２において、動作推定装置２００は、整数部推定器２０１と小数部推定器２０２とを含む。整数部推定器２０１は計算ユニット２０３と比較器２０４とを含み、小数部推定器２０２は補間ユニット２０５と計算ユニット２０６と比較器２０７とを含む。
【００１４】
まず、整数部推定器２０１において、計算ユニット２０３は、原フレーム・データ２１１及び参照フレーム・データ２１２に従って、マクロブロックの複数の候補集合から整数−小数点位置におけるマクロブロック内の幾つかの候補集合の費用関数を計算する。各候補集合は、マクロブロックをより小さいブロックに分割する方法に関するマクロブロックのブロック構成と、上記ブロック構成におけるあらゆるブロックの動作ベクトルとを含む。
【００１５】
全てのブロック・サイズは、ブロック・サイズ・マスク２１３の外部入力に従って決定される。複数の規格をサポートするために、本実施形態は１６×１６、１６×８、８×１６及び８×８の４つのブロック・サイズを使用する。ビデオ圧縮規格の全てが上記ブロック・サイズの全てをサポートできるわけではないことから、ブロック・サイズ・マスク２１３により動作推定装置２００は、カレントビデオ圧縮規格にサポートされず使用されないブロック・サイズをマスクすることができる。
【００１６】
カレントビデオ圧縮規格は、候補集合の費用関数の計算方法に関する特定の要件を保有せず、設計者は自由なオプションを有する。本実施形態では、費用関数は、絶対差の和（ＳＡＤ）とラグランジュ乗数で乗算された符号化に必要なビット・レートとの加算を採用する。ラグランジュ乗数の値は、サポートされているビデオ圧縮規格に従って調整される。本実施形態では、ラグランジュ乗数の値は外部入力信号２１４に従って決定される。当然ながら、本発明はより複雑な費用関数にも適用されることが可能であり、計算の詳細は入力信号２１４により指示される異なるビデオ圧縮規格に従って異なる可能性がある。
【００１７】
計算ユニット２０３によって候補集合の費用関数が計算されると、比較器２０４は費用関数の値を比較する。次に、比較結果により、候補集合の少なくとも１つが選択される。本実施形態では、費用関数は圧縮後の情報損失の値を表す。このようにして、比較器２０４は、より小さい費用関数を有する候補集合を選択する。
【００１８】
比較器２０４により選択された候補集合は、次に、小数部推定器２０２へ入る。同様にして、小数部推定器２０２に使用されるブロック・サイズがブロック・サイズ・マスク２１３に従って決定される。費用関数におけるラグランジュ乗数も同じく、入力信号２１４に従って決定される。
【００１９】
小数部推定器２０２では、まず、補間ユニット２０５が固定係数を有する補間フィルタを使用して小数点位置における参照フレーム・データを生成する。本発明で使用される補間フィルタは、２タップのバイリニア・フィルタである。この種のフィルタは複数の規格をサポートすることができるため、使用が容易でありかつ圧縮品質が高い。計算ユニット２０６は補間ユニット２０５から供給される参照フレーム・データを使用し、次に、整数部推定器２０１により選択された候補集合から小数点位置における動作ベクトル及び費用関数を再計算する。次に比較器２０７は、この費用関数の値を比較し、選択されている候補集合からこの比較結果に従って１つを選択する。本実施形態では、これは最小の費用関数を有するものである。選択された候補集合は、出力２１５になる。
【００２０】
本実施形態の動作推定装置２００は、少なくともＨ．２６４、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４及びＳＭＰＴＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒ：全米映画テレビジョン技術者協会）ＶＣ−１を含む複数の圧縮規格をサポートすることができる。圧縮品質は、同じく極めて高い。例えば、実験結果によれば、本実施形態とＨ．２６４／ＡＶＣとを比較した場合、圧縮ファイルのファイル・サイズの差は僅か約３％である。
【００２１】
また実施形態における上述の動作推定装置に加えて、本発明は、複数の圧縮規格をサポートする動作推定のための方法を提供する。本方法は実際に、図２に示す動作推定装置２００内に実装されているものであり、さらなる説明を省く。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
要約すると、動作推定のための本装置及び方法は、高品質の圧縮を有しかつ複数の規格での使用に適する２タップのバイリニア・フィルタ等の固定係数を有する補間フィルタを使用する。さらに本発明は、異なるビデオ圧縮規格に従ってブロック・サイズ及び費用関数の計算アルゴリズムを調整することができる。その結果、本発明は複数の規格をサポートしかつ高品質の圧縮を供給することができる。
【００２３】
当業者には、本発明の範囲または精神を逸脱することなく、本発明の構成に様々な変更及び変形を行い得ることが明らかであろう。これまでの説明に鑑みて、本発明は、添付のクレーム及びその等価物に記載された範囲内にある本発明の変更及び変形を包含することが意図される。
【００２４】
添付の図面は、本発明のさらなる理解をもたらすために包含されたものであり、本明細書に編入されかつその一部を構成する。諸図面は本発明の実施形態を説明し、明細書本文と併せて本発明の原理を説明する手助けとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の動作推定装置を略示する図である。
【図２】本発明の一実施形態による動作推定装置を略示する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００ 動作推定装置
１０１ 整数部推定器
１０２ 小数部推定器
１１１ データ
１１２ データ
１１３ ブロック・モード
２００ 動作推定装置
２０１ 整数部推定器
２０２ 小数部推定器
２０３ 計算ユニット
２０４ 比較器
２０５ 補間ユニット
２０６ 計算ユニット
２０７ 比較器
２１１ 原フレーム・データ
２１２ 参照フレーム・データ
２１３ ブロック・サイズ・マスク
２１４ 外部入力信号
２１５ 出力
【図１】
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【図２】
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